(57)【要約】【課題】液晶シャッターを用いた光学式の従来型の座標入力装置は、分解能を高めた場合、液晶シャッターの制御回数が増え、それに伴い座標検出にかかる時間が増加してしまうという課題があった。【解決手段】表示装置７の表示画面の少なくとも一辺に設けられ光を表示画面と平行に放出する第1の導光手段１と、第1の導光手段１に光を入力する発光手段２と、光の透過を制御するため第1の導光手段１と対向する表示装置７の辺に設けられた液晶シャッター３と、液晶シャッター３に光を入射させるための反射板４と、液晶シャッター３の光の透過側に設けられた第2の導光手段５と、第2の導光手段から光を受ける受光手段６とで構成し、液晶シャッター３を任意の形状で光の透過率を変化させるとともに、液晶シャッター３の光の透過率を変化させる部分を表示装置の表示状態に応じて変化させることにより、効率よく光を導き高速な座標検出ができる。【選択図】図１
2005222092.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示装置の表示画面と平行に光を放出し、指示器により光が遮られた位置を液晶シャッターと受光手段とで検出する座標入力装置であって、
前記表示画面の少なくとも一辺に設けられ光を前記表示画面と平行に放出する第1の導光手段と、前記第1の導光手段に光を入力する発光手段と、光の透過を制御するため前記第1の導光手段と対向する前記表示装置の辺に設けられた液晶シャッターと、前記液晶シャッターに光を入射させるための反射板と、前記液晶シャッターの光の透過側に設けられた第2の導光手段と、前記第2の導光手段から光を受ける受光手段と、を有することを特徴とする座標入力装置。
【請求項２】
前記表示装置は、第1の駆動回路で制御され、前記液晶シャッターは、第２の駆動回路で制御されることを特徴とする請求項１に記載の座標入力装置。
【請求項３】
前記第2の駆動回路は、前記液晶シャッターを任意の形状で光の透過率を変化させるとともに、前記液晶シャッターの光の透過率を変化させる部分を前記表示装置の表示状態に応じて変化させることが可能な液晶駆動回路であることを特徴とする請求項２に記載の座標入力装置。
【請求項４】
前記表示装置は、液晶表示装置であり、該液晶表示装置の透明基板と前記液晶シャッターの透明基板とが共通であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の座標入力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学式の座標入力装置に関するものであり、特に指示器により光が遮られた位置を液晶シャッターと受光手段とで検出する座標入力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より携帯端末や銀行の自動預金支払機など、表示画面にタッチすることで入力を行う装置は広く知られている。この中でも、光学式の座標入力装置が広く使われている。
光学式の座標入力装置は、表示画面と並行に放出された光が、指やペンなどの指示器により遮られた位置を受光素子で検出するものである。
【０００３】
ところで、上記のような光学式の座標入力装置は、座標検出の分解能を高めようとした場合、複数の受光素子を数多く配置する必要があり、装置の大型化や、高コスト化という問題があった。
【０００４】
上記の問題点を解決するため、従来より多くの出願を見るところである（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
特許文献1に示した従来型の座標入力装置を図面を用いて説明する。図６は、特許文献1に示した従来型の座標入力装置を示す外観図である。図７は、特許文献1に示した従来型の座標入力装置を示す断面図である。図６において、６０は液晶表示装置、５１は薄膜トランジスタアレイ基板、５２は対向基板、５３は反射板である。図６では、反射板５３は複数設けている図を示している。図７において、５４は発光素子、５５は受光素子アレイ、５６は光、５７は液晶シャッター領域である。なお、図７において図６と同一の構成には同一の番号を付与している。
【０００６】
特許文献1に示した従来型の座標入力装置において、光５６は、発光素子５４から放出され、液晶表示装置６０を通過した後、反射板５３により表示画面と平行となる。さらに光は反射板５３により液晶表示装置６０に入射し、薄膜トランジスタアレイ基板５１上に形成された受光素子アレイ５５により受光される。
また、特許文献1に示した従来型の座標入力装置は、発光側の光が通過する液晶表示装置領域、または受光側の光が入射する液晶表示装置領域を液晶シャッター領域５７として用い、光のオン・オフを順次制御することにより座標検出を行う。
【０００７】
上記のように、特許文献1に示した従来型の座標入力装置は、薄膜トランジスタアレイ基板５１上に受光素子を多数アレイ状に形成し、受光素子アレイ５５とするため、装置のサイズを押さえながら座標検出の分解能を高めることが可能である。
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−１１６４２８号公報（第３−４頁、第１−２図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献1に示した従来型の座標入力装置は、分解能を高めた場合、液晶シャッターの制御回数が増え、それに伴い座標検出にかかる時間が増加してしまうという欠点があった。
【００１０】
本発明の目的は、上記課題を解決しようとするもので、高速な座標検出が可能な座標入力装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するための本発明の座標入力装置は下記に示す構造を採用する。
【００１２】
表示装置の表示画面と平行に光を放出し、指示器により光が遮られた位置を液晶シャッターと受光手段とで検出する座標入力装置であって、表示画面の少なくとも一辺に設けられ光を表示画面と平行に放出する第1の導光手段と、第1の導光手段に光を入力する発光手段と、光の透過を制御するため第1の導光手段と対向する表示装置の辺に設けられた液晶シャッターと、液晶シャッターに光を入射させるための反射板と、液晶シャッターの光の透過側に設けられた第2の導光手段と、第2の導光手段から光を受ける受光手段とを有することを特徴とする。
【００１３】
表示装置は、第1の駆動回路で制御され、液晶シャッターは、第２の駆動回路で制御されることを特徴とする。
【００１４】
第２の駆動回路は、液晶シャッターを任意の形状で光の透過率を変化させるとともに、液晶シャッターの光の透過率を変化させる部分を表示装置の表示状態に応じて変化させることが可能な液晶駆動回路であることを特徴とする。
【００１５】
表示装置は、液晶表示装置であり、液晶表示装置の透明基板と液晶シャッターの透明基板とが共通であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の座標入力装置によれば、表示装置の表示画面の少なくとも一辺に設けられ光を表示画面と平行に放出する第1の導光手段と、第1の導光手段に光を入力する発光手段と、光の透過を制御するため第1の導光手段と対向する表示装置の辺に設けられた液晶シャッターと、液晶シャッターに光を入射させるための反射板と、液晶シャッターの光の透過側に設けられた第2の導光手段と、第2の導光手段から光を受ける受光手段とで構成している。このような構成とすることによって、座標検出の分解能を高めることができる。
【００１７】
さらに、第2の駆動回路は、液晶シャッターを任意の形状で光の透過率を変化させるとともに、液晶シャッターの光の透過率を変化させる部分を表示装置の表示状態に応じて変化させることができる。このことにより、高速な座標検出ができる。
【００１８】
本発明の座標入力装置の特徴的な部分は、まさにこの部分である。液晶シャッターに設ける透過領域を第2の駆動回路によって任意の大きさや形状とすることによって、表示装置の表示状態や本発明の座標入力装置を用いた装置に搭載されるアプリケーションの状態に応じて、受光手段に効率よく光を導くことができるのである。
【００１９】
また、液晶表示装置の透明基板と液晶シャッターの透明基板とが共通であることにより、小型化、低コスト化が実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下図面により本発明の実施の形態を詳述する。図1は、本発明の座標入力装置の構成図であり、図2は、本発明の座標入力装置の駆動回路の構成図であり、図３は、本発明の座標入力装置の受光手段の構成図であり、図４は、本発明の座標入力装置の導光手段の構成図であり、図５は、本発明の座標入力装置の液晶シャッターの構成図である。
【実施例１】
【００２１】
[構造説明：図１、図２、図３、図４、図５]
まず、本発明の座標入力装置の構成を図１と図2と図３と図４と図５とを用いて説明する。
図１に示すごとく、７は表示装置、１０は光、１は表示装置７に平行に光１０を放出する第1の導光手段、２は第1の導光手段１に光を入力する発光手段、３は液晶シャッター、４は液晶シャッター３に光１０を入射させるための反射板、６は受光手段、５は受光手段６に光１０を導く第2の導光手段、１１は液晶シャッター３に形成する透過領域である。
図２に示すごとく、８は表示装置７を駆動する第1の駆動回路、９は液晶シャッター３を駆動する第２の駆動回路である。
図３に示すごとく、２１は光１０の受光量に応じた電流を出力するフォトダイオード、２２はフォトダイオード２１から出力された電流を電圧に変換する抵抗、２３は受光量信号、２４は設定可能な閾値電圧発生器、２５は閾値信号、２６はコンパレーター、２７は検出信号である。
図４に示すごとく、３１はクラッド、３２はコア、３３は反射部材である。
図５に示すごとく、４１は透明基板、４２は透明電極、４３は液晶、４４は偏光板である。図５では図の上部から光１０が入射する様子を示している。
【００２２】
発光手段２は赤外線発光ダイオード等を用いることができ、また第1の導光手段１と第2の導光手段５とは、知られているように、図４に示すようなクラッド３１とコア３２との間に反射部材３３を有する光伝送チューブのようなものを用いることができる。
【００２３】
[作用説明]
本発明の座標入力装置の作用を説明する。まずその一つである座標検出の手順を図１を用いて説明する。第1の導光手段１は、光の伝播方向に略垂直方向に光を照射するため、発光手段２から発した光１０は、表示装置７に平行な光１０となり表示装置７の上一面に放出される。
さらに光１０は、反射板４により、液晶シャッター３の方向へ反射される。液晶シャッター３は、第２の駆動回路９により駆動され、光が透過する透過領域１１をある一部分に発生させる。透過領域１１を透過した光１０は、第2の導光手段５を経由し受光手段６に達する。
もし表示装置７に指やタッチペンなどの指示器がタッチし、発光手段２から受光手段６までの経路を遮った場合、受光手段６で検出される受光量が減少し、その経路上の表示装置７の上にタッチがあったことを検出できる。
【００２４】
次に、液晶シャッター３の動作を図５を用いて説明する。液晶シャッター３は、透明電極４２がそれぞれX方向、Y方向に形成された２枚の透明基板４１間に液晶４３を充填し、さらにそれぞれの透明基板４１の外側に、偏光板４４を配置した構成である。
第２の駆動回路９（図５には図示しない）により、X方向、Y方向の透明電極４２間に電圧が印加されると、印加された部分の液晶４３の配向状態が変化し、光１０の透過率が変化する。液晶シャッター３は、透明電極４２をX方向、Y方向に細かく形成することにより容易に光の透過率の制御の分解能を高めることができる。
また、第２の駆動回路９は、X方向、Y方向の透明電極４２を任意に選択し電圧を印加することにより、光が透過する領域である透過領域１１（図５には図示しない）を任意の形状とすることができ、光の透過率を変化させることができる。
また、図1に示す表示装置７を液晶表示装置とし、この液晶表示装置の透明基板と液晶シャッター３の透明基板４１とを共通とすることにより、本発明の座標入力装置をより小型化することができる。
【００２５】
[受光手段６の動作説明]
次に、受光手段６の動作について図３を用いて説明する。フォトダイオード２１は、光１０からの受光量に応じた電流を出力する。この電流は、抵抗２２により電圧に変換され
受光量信号２３を生成する。
また、閾値電圧発生器２４は、液晶シャッター３が制御する透過領域１１の透過率や形状に基づき設定され、これらの設定により閾値信号２５を生成する。
コンパレーター２６は、受光量信号２３と閾値信号２５とを比較し、図1に示す表示装置７へのタッチの有無を示す検出信号２７を生成する。
【００２６】
図１に示した本発明の座標入力装置における実施の形態では、その説明を簡単にするため、表示装置７の一方向と平行な光による構成を例にして説明したが、同様な構成を２組用意し、２次元的な位置を検出できるよう拡張することもできる。
【００２７】
通常、アプリケーションのユーザーインターフェイスが表示される表示装置７の表示画面は、アイコン等比較的分解能を必要としない領域と、手書き入力枠等高い分解能を必要とする領域とがある場合が多い。
このようなアプリケーションからの要求に基づく表示装置７の表示画面の状態に応じて、図２に示す第2の駆動回路９は、液晶シャッター３に形成する透過領域１１の形状や透過率を自在に変化させることができる。
例えば、アイコンの領域については透過領域１１をアイコンの幅程度に広く取ることにより、１、２回の受光手段６による検出でタッチの有無が判断でき、非常に高速な座標検出が可能となる。一般的に、アイコン等は、アイコンのどこをタッチしたかはあまり問われることは無く、タッチの有無自体が重要であるから、その判断を高速で行うことができるという利点は大きい。また、手書き入力枠等の領域については透過領域１１の形状を小さくするなどしてタッチの有無を精度良く検出するようにできる。このように、本発明の座標入力装置は、アプリケーションの都合や表示装置の表示状態に応じてタッチの検出速度や検出精度を可変することができるという従来にはない優れた効果を有する。
【００２８】
また、表示装置７を駆動する第1の駆動回路８と、液晶シャッター３を駆動する第２の駆動回路９とは、独立に構成されているため、表示装置７のフレーム周波数等のタイミングにかかわらず、第２の駆動回路９を高速に駆動することができる。このような構成とすることによって、さらに高速な座標検出が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明の座標入力装置は、液晶シャッターを用いて、液晶シャッターに形成する光の透過領域の形状や透過率を自在に変化させることができ、このような制御を表示装置の表示状態に応じて自由に変えることができることから、高速かつ高い分解能で座標検出できるという優れた効果がある。このため本発明の座標入力装置は、携帯端末や銀行の自動預金支払機等に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の座標入力装置を示す構成図である。
【図２】本発明の座標入力装置の駆動回路を示す構成図である。
【図３】本発明の座標入力装置の受光手段を示す構成図である。
【図４】本発明の座標入力装置の導光手段を示す構成図である。
【図５】本発明の座標入力装置の液晶シャッターを示す構成図である。
【図６】従来技術を示す外観図である。
【図７】従来技術を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  第1の導光手段
２  発光手段
３  液晶シャッター
４  反射板
５  第2の導光手段
６  受光手段
７  表示装置
８  第1の駆動回路
９  第２の駆動回路
１０  光
１１  透過領域
２１  フォトダイオード  
２２  抵抗
２３  受光量信号
２４  閾値電圧発生器
２５  閾値信号
２６  コンパレーター
２７  検出信号
３１  クラッド
３２  コア
３３  反射部材
４１  透明基板
４２  透明電極
４３  液晶
４４  偏光板
５１  薄膜トランジスタアレイ基板
５２  対向基板
５３  反射板
５４  発光素子
５５  受光素子アレイ
５６  光
５７  液晶シャッター領域
６０  液晶表示装置
【図１】
2005222092.tif 000003
【図２】
2005222092.tif 000004
【図３】
2005222092.tif 000005
【図４】
2005222092.tif 000006
【図５】
2005222092.tif 000007
【図６】
2005222092.tif 000008
【図７】
2005222092.tif 000009